關(guān)于光伏逆變器動(dòng)態(tài)MPPT效率測試方法的思考

　　目前各廠家基本上都是依靠光伏模擬器本身提供的MPPT精度測量功能來直接計(jì)算逆變器的MPPT效率，計(jì)算方法是將當(dāng)前時(shí)刻的輸出電壓乘以輸出電流，得到當(dāng)前的實(shí)際輸出功率，然后除以當(dāng)前IV曲線的Pmp。這其中當(dāng)前的實(shí)際輸出電壓和電流值的獲取是需要進(jìn)行實(shí)時(shí)測量的，有一個(gè)測量時(shí)間窗口長度的問題，理論上是時(shí)間長度長一些比較好，例如20ms或以上，以便于濾除紋波干擾以獲得高精度的讀數(shù);而另一個(gè)更重要、影響也更大的問題是同步問題。

　　當(dāng)IV曲線處于高速自動(dòng)線性內(nèi)插的狀況(例如每7.8毫秒更新一次)時(shí)，很顯然常規(guī)的20ms測量窗口無法與之匹配，當(dāng)20ms的測量采樣時(shí)間完成并得到一個(gè)輸出功率值時(shí)，此時(shí)的IV曲線已經(jīng)更新了二至三次，我們拿這個(gè)測量值除以當(dāng)前使用的IV曲線的Pmp值，得到的MPPT效率顯然會(huì)存在失真。于是當(dāng)輻照度處于上升狀態(tài)時(shí)，此時(shí)光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率會(huì)偏低;當(dāng)輻照度處于下降狀態(tài)時(shí)，光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率會(huì)偏高。如下圖(圖4)是一個(gè)輻照度以100W/m2的速率從1000W/m2下降至300W/m2，同時(shí)光伏模擬器進(jìn)行每秒128次內(nèi)插的測試結(jié)果。我們可以清楚地看到，紅色線代表的光伏模擬器報(bào)告的實(shí)際輸出功率高出藍(lán)色線代表的線性下降的理想IV曲線的Pmp，以至于計(jì)算得到的MPPT效率會(huì)出現(xiàn)超過100%的情況。

　　圖4 100W/m2/s的輻照度線性下降情況下，帶高速線性內(nèi)插功能的光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率存在較大的誤差

　　為了解決此一問題，我們需要選取適當(dāng)?shù)腎V曲線更新速率以及測量時(shí)間窗口。例如阿美特克ELGAR光伏模擬器允許用戶設(shè)置禁用每秒128次的儀器自動(dòng)內(nèi)插更新IV曲線功能，而啟用軟件統(tǒng)一控制的每100毫秒更新一次IV曲線的方法，而同樣由軟件來操作在此期間的輸出功率回讀，這樣就可以確保當(dāng)前輸出功率的測量與IV曲線更新的同步問題。這樣IV曲線的更新速率為每秒10次，可以使得供應(yīng)給逆變器的功率跳變、以及供應(yīng)能量與理想情況的差異均縮減為1%的量級(jí)，無疑是目前市面上性能表現(xiàn)最為優(yōu)秀的光伏模擬器。如下圖5是采用該方式后的測試結(jié)果。我們可以看到代表實(shí)際輸出功率測量結(jié)果的紅色軌跡極好地匹配了代表理想Pmp變化的藍(lán)色軌跡。圖6是更長時(shí)間上的測試結(jié)果圖示，包含輻照度下降和上升的兩種情況。說明當(dāng)前這款逆變器可以非常良好地適應(yīng)這種1000W/ m2的輻照度變化速率，維持99%以上的MPPT效率。

　　圖5 100W/m2/s的輻照度線性下降情況下，開啟軟件10次/秒線性內(nèi)插功能的光伏模擬器報(bào)告的MPPT效率

　　圖6 更長時(shí)間的100W/m2/s的輻照度線性下降情況下，開啟軟件10次/秒線性內(nèi)插功能的光伏模擬器報(bào)告的MPPT

　　綜上所述，當(dāng)我們需要在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行動(dòng)態(tài)的天氣狀況模擬時(shí)，需要能夠構(gòu)建或加載各種復(fù)雜天氣狀況以及國際規(guī)范定義的典型測試模式，構(gòu)建的天氣文檔的時(shí)間分辨率達(dá)到秒級(jí)，而實(shí)際的IV曲線更新速率需要更快(如每秒10次)以滿足平滑變化及符合實(shí)際狀況的要求，同時(shí)在高速的IV曲線更新時(shí)還務(wù)必要確保輸出采樣數(shù)據(jù)的同步性，只有這樣，我們才能得到足夠精確、可信賴的測試結(jié)果。